以学生为主体促进工程创新能力的培养

陈 红 翟 红 张国忠

（华中农业大学工学院 湖北·武汉 430070）

第四次工业革命给制造方式带来了深刻的变革，产业的转型升级与新业态的产生，对高等教育提出了新的挑战，对人才的知识结构和能力提出了更高的要求。本文针对我校机械类专业在工程创新设计能力培养中存在的问题，从建立良好的师生关系、引导学生主动学习、树立工程实践思想、在课程教学中开展实训环节等方面阐述了开展工程创新能力培养的途径与方法。

1 传统培养模式存在的不足

机械类专业是工程性、实践性、创新性极强的工科专业，传统教学方法在工程创新设计能力培养中存在诸多不足。主要体现在：

（1）教学过程单调，教学方法单一，以教师为中心，灌输式授课为主，难以实现互动的课堂，学生厌学，上课注意力涣散，玩手机现象屡禁不止；重课内、轻课外，重理论、轻实践，学生缺乏主动思辨和创新机会，缺乏技术原理的实际应用和体验。

（2）从一年级的制图、物理、高等数学等基础课到二、三年级的力学类、机械设计类、机械制造类、机电类等专业基础课，再到数控技术等专业课，各课程各自为政，彼此之间缺乏衔接，学生不知道为什么要学习该课程以及各课程之间存在什么样的联系，无法形成系统、完整的大工程观。

（3）知识体系过于专门化，所学知识基本限于传统机械学科领域，未能根据市场需求跨学科，知识结构与市场需求不匹配；企业新技术、新工艺较少出现在课程教学中，教材陈旧，部分专业知识体系的发展甚至滞后于产业技术的发展。

（4）评价手段单一，重应试、轻实践和创新，缺少真正的过程评价。学生或高分低能，知道是什么，不知道怎么做；或对所学课程不感兴趣，挂科率高；或死记硬背、考完便忘。

培养的学生在综合素质、知识结构、工程创新设计能力与实践应用能力等诸多方面与用人单位预期存在较大差距。因此，必须让学生有的放矢、主动地进行相关知识的学习，实现以教为主（老师满堂灌）向以学为主转变；以课堂为主（过分重课堂）向课内外结合转变；以结果评价为主（过分重分数）向结果、过程结合转变。全面激发学生的学习兴趣，提高学生的主动学习意识和自主学习能力，综合训练和培养学生实践创新能力，提高学生全面运用理论知识解决实际问题的能力。[1]

2 建立良好的师生关系

良好的师生关系是教学活动正常进行，教学目标圆满实现的保证。通过师生双方情感上的愉悦，目标上的认同，营造出一种心情舒畅、气氛融洽的环境。这样的环境有利于学生以良好的情绪积极主动的配合教学需要，协同教学活动。

2.1 将爱贯穿在整个教学中

教育是心灵的沟通，是情感交流的过程。陶行知曾说过，教育是爱的事业，是一种爱的感动，也是一种爱的传递。当教师抱着以学生为中心的观念，全身心地关爱、帮助学生，让学生感觉到温暖、理解和包容时，教师才能赢得学生的信赖，学生才乐于接受教师传递的思想教育信息。这时，师爱就成了一种巨大的力量，引发学生的心灵共鸣和情感接纳。有的学生说，我很喜欢这门课程，不是因为内容，是因为老师。

2.2 学会和学生相处

二十来岁的大学生正值青春期，血气方刚，具有强烈的独立的思想意识，他们不喜欢教条式的灌输和死板的教学模式，喜欢自主展示思想，因此，要建立和谐的师生关系，教师首先要理解学生的喜怒哀乐，理解学生人格尊严的需要；其次要相信学生，相信每个学生都能成才。教师不宜象对待中小学生那样管理课堂，也不能一味地讲大道理。而是应该建立起相互信任的师生关系，和颜悦色、春风化雨般地滋润学生的心田，让学生感受到舒适、平等和尊重。如果教师抱着一种居高临下的姿态，势必引起学生的反感或距离感。此外，通过建立QQ群，加强课外的沟通和交流，有利于缩短师生距离并从各位方面引导学生。

教师的言行举止会自觉或不自觉地影响学生，最容易成为学生效法的典范。因此，教师要以身作则，身正为范，用丰富的知识、高远的理想、认真的敬业态度为学生树立榜样，始终以积极的心态传播正能量，以自己的热情感染学生，以自己的人格魅力赢得学生的尊重，进而潜移默化地影响学生。

3 引导学生主动学习

教学是一个教与学的双边活动，需要师生的共同参与和实践。因此要转变教学观念，牢固树立以学生为中心的思想，充分调动学生的学习主动性和积极性，实施启发式、讨论式、研究式的教学，达到师生互动，改变被动的“要我学”为学生积极主动参与式的“我要学”。将传统“注入式”传授变为生动有趣“自主探究式”教学，这种“合作学习、自主探究”的教学方式注重体现对学生的素质教育，引导学生自主质疑、自主反思，自主学习，逐步树立合作探究意识，激发学生对学习的内在兴趣，使学习在学生心目中成为一件快乐的事情，极大提高学生素质和课堂效率。[2]在课堂教学中，怎样实实在在地引导学生进行探究式学习呢？

3.1 巧妙设问，适当引导

大学生是学习的主体，如果忽视学生的感受，只顾自己埋头讲授，那么再好的教学内容都是对牛弹琴。老师作为课堂的“主导”必须始终关注学生的反应和感受，不断尝试调动学生的积极性和主动性，使师生之间达到真正的互动，在师生共同参与中完成教学任务。[3]

学生的探究来自问题，进行深入探究的动力也来自对问题的兴趣，因此，教学中，经常采用设问的方式，注重在一个个知识点设问，尽可能将理论知识和实际应用联系起来，比如，“缝纫机为何有时会踩不动了？”“当踩不动的时候，怎么办？”引导学生积极思考，让学生活跃的思维指向探究的问题，鼓励学生通过争论、辩论展示自己的思维过程，发表自己的见解，引导学生思考出现差异的原因，这种探究式学习方式激发了学生参与教学活动的热情，培养了他们从“实事”中求“是”的能力和科学态度，达到了理解、掌握所学知识的目的。

3.2 培养学生的参与、合作意识

合作学习活动要得以顺利的持续下去，需要学生之间相互的配合支持。针对目前在校学生普遍不愿意参与教学活动中的现状采用口头表扬及奖励的方式，鼓励乃至鼓动学生勇敢站起来发表自己的意见、大胆表达。当有同学积极回答问题时，给予平时加分或小礼物等奖励，这时候其他的同学都会投来羡慕的眼神，整个课堂气氛就调动起来了。

这种活动注重的是学生自我表达能力和心理素质的提高，让他们敢于在公共场合表现自我。同时向学生传输积极配合别人也是一种善举的理念，鼓励学生发表不同的观点。在活动中给学生更多的机会，使学生更合理地表现，就会唤醒那些无动于衷、态度冷漠的学生。教师要善于发现深藏在每一个学生身上的宝贵财富，帮助学生克服畏难、羞涩情绪，使之不断获得提升与自信，不断进步，超越自我。

4 注重树立工程实践思想

机械类课程的综合性和实践性都很强，它要求学生不仅要掌握扎实的基础理论知识，更重要的是理解那些从工程实践中得来的知识经验，还要具备将所学知识应用到工程实践中去的能力。

4.1 强调知识的积累

做设计，积累是基础。巧妇难为无米之炊，只有头脑里装满了大量的应用于实际生产中的各种运动形式、运动规律的机构实例，创新设计的灵感才会信手拈来，灵感来自于平时中不断积累。因此，布置学生观看《日本科学技术专辑》《How it is made》等优酷、百度视频，这些专辑直观地演示了农业、工业、轻工业等行业中有关衣、食、住、行等上百种产品的加工制造过程。有利于了解加工制造流水线，有利于了解机械设备的工作原理、结构特点和应用。每天观看一集，积少成多。

4.2 精心组织教学内容

在教学内容的组织上，重视培养动态的、发展的、整体的科学思维方法，按照以实际应用为载体，以学生为中心，以能力培养为目标的总体原则，贯彻“机构-结构-系统-应用”各环节的整体化设计理念，使学生对机械有一个完整的、系统的认识，而非仅传授孤立的知识点；重视工程意识的培养，将工程设计思想融入教学当中，使学生了解一个产品是怎样设计、制造出来的。

坚持基础理论与设计实践紧密结合，把企业、行业的需求放在首位。不断将新的概念、新的加工工艺和新的研究成果引入课堂，增加课堂信息量，引导学生涉足专业前沿。例如，经常告诫学生，“一个好的机械设计师一定首先是一个好的工艺师，因为这直接关系到企业的切身利益”，强调工艺在机械设计中的重要性。

将科研项目、各类学科竞赛中具有工程应用背景的实际例子组织到教学中，把所要学的知识和工程实践联系起来，丰富课程内容，加深学生对设计理论和设计方法的理解,加强对学生进行创新意识和工程理念的培养,同时也激发学生对本专业的热爱，很多学生感叹听老师一讲课才知道学机械是很有前途的。

4.3 教学手段多样化

在课堂教学中，强化感知(具体)-概括(抽象)-应用(实际)的认识过程，使学生认识活动建立在具体感知的基础上。“机械设计”和“机械原理”中涉及到的机构结构比较复杂，理论知识比较抽象，单凭文字讲解，很难理解。因此，设计教案时，尽量从学生的角度思考问题，尽可能采用图像、动画、录像剪辑等表达手段直观地展现机构或机械零部件的结构、工作原理，然后概括出专业知识应用于实际的途径。通过刺激学生的视觉和听觉，有效地唤起兴趣、情绪和思维，而且便于学生深刻理解其中的原理，使抽象的知识变得生动、具体起来。[4]

充分运用雨课堂等教学软件，在授课中间，穿插课堂测验，一方面巩固所学知识，另一方面依靠雨课堂的课堂总结报告查看考勤，了解学生对知识的掌握情况，做为学生学习态度的过程评价依据。雨课堂测验成绩的即时排名极大促进了学生的学习积极性和上课认真听讲的注意力。

5 寓教于乐、创造实训环节

象机械设计这种理论知识大多来自于长期的生产实际中的经验和约定俗成，一堆经验公式、参数选择的课程，两节课听下来，学生难免不觉得乏味、枯燥。因此，在课程教学中，注重讲、练结合，努力寻找实训机会以强化实际应用，强化设计基础与创新思维的融合。

5.1 师生角色互换

选取一些教学章节布置给学生讲解，本着自愿的原则让学生确定要讲的内容，由学生自行收集素材资料，根据教材安排教学内容，制作电子教案。事先规定好版面美化、清晰、尽可能以图片和视频的形式展示等电子教案的制作要求。课堂展示时，给予学生充分的自由。等学生讲授完后，教师再根据学生授课的实际情况给予点评和补充。这种让学生自己准备授课内容的方式，在学生看来非常新鲜，也愿意尝试和积极投入。在这个过程中，学生必须先吃透相关知识，还要想办法表达出来，这本身对他们就是一个综合能力的锻炼和培养。对于听课的学生而言，也会因新奇而认真听讲。

5.2 安排设计性大作业

在课程初期，要求学生以组为单位，分工协作，研究日常生活中常见诸如榨汁机、面条机等能够实现某种功能的机械装置的类型、结构、工作原理和应用；也可以选择一些行业、企业的技术难题作为项目任务进行研究，开展机械系统运动方案设计，绘制机构运动简图和三维仿真图。在课程末期用PPT展示讲解。这个环节不仅能培养学生的科学兴趣，激发学生学习欲望，还有助于学生对机械行业的某一领域形成一个比较系统和全面的认识，引导学生掌握设计方法、设计思维，培养学生的运用知识解决工程实际问题的应用能力和创新设计能力。

5.3 撰写小论文

选取机械相关领域的十多个主题（如果园除草机、机器人等），布置给学生，学生自主查找文献资料，最后完成一篇不少于3000字的文献综述。通过这个环节，让学生了解相关领域发展的现状和发展趋势，同时学习论文写作格式，提高论文写作水平。

6 结语

实践证明，丰富多变的教学模式能大大提高自主学习方式的效力。教师在教学中应创造性地设计科学、灵活多样的教学方法，在教与学中营造一个宽松的课堂气氛，变被动学习为主动学习，鼓励学生开阔创新思维，提高整体素质。当然在课程改革不断深入的今天，高等教育要走的路还很长。